近30 a来盐城沿海盐沼时空分布演变规律及影响因素分析

盐沼是全球温带及亚热带地区的主要滨海湿地类型之一,具有重要的生态服务功能。本文以盐城沿海区域为例,利用近30 a来的6期遥感卫星图像,通过简单的植被覆盖指数(NDVI)粗提取和目视解译的方法分析了该区域盐沼的时空演变,并对引起这些变化的影响因子进行了探讨。结果表明,近30 a来研究区盐沼面积呈大幅度先升后降又小幅度上升的趋势,至2015年盐沼面积减少了约18 km²;盐沼的空间位置不断向外扩张,最大扩张距离达到了5.5 km,盐沼的宽度也随着时间不断变化;盐沼植被类型发生了不同程度的演变,景观指数表明景观破碎化程度不断加剧,獐毛、碱蓬、芦苇大量减少,单一的互花米草覆盖湿地。对盐沼时空变化起到影响的自然因素和人为因素中,围垦活动的影响最为显著。     

基于GF-1 WFV影像的黄河口湿地植被盖度估测及分析

植被盖度是植被生长状况的重要定量指标,而目前开展的植被盖度遥感估测工作主要集中在陆地区域,对河口湿地植被盖度遥感估测工作比较少见。本文基于国产GF-1 WFV遥感影像开展了黄河口湿地植被盖度估算,并结合植被类型、土壤盐度和植被指数分布状况开展了植被盖度分布特征分析,得到如下结论:（1）基于GF-1 WFV卫星影像的NDVI、SRI、SAVI、MSAVI和DVI 5种植被指数,分别建立植被盖度估测模型,其中基于NDVI、SRI、MSAVI和DVI 4种植被指数建立的多变量线性回归模型估测精度最好,其决定系数（R2）最大,为0.904,均方根误差RMSE最小,为0.14;（2）植被盖度估算模型的精度与植被盖度本身有一定的关系,其中各植被盖度回归模型中,盖度大于0.8时估算精度要优于盖度小于0.6的区域,RMSE最大相差0.04;（3）以潮滩碱蓬和潮滩芦苇为主的植被覆盖区属于低植被盖度区,盖度位于0.03~0.5,盐度在1.5 g/L左右;芦苇草甸、互花米草和柽柳灌丛植被覆盖区属于高植被盖度区,盖度位于0.8~1.0,其中芦苇草甸土壤盐度小于1.2 g/L,柽柳灌丛土壤盐度在1.4~2.0 g/L,在高盖度植被区混生有中等盖度的植被,盖度在0.5~0.8,土壤盐度在1.8 g/L左右。     

香蒲、灯心草人工湿地的研究——Ⅰ.净化污水的效果

本文研究了种植香蒲Ｔｙｐｈａ ａｎｇｕｓｔｉｆｏｌｉａ或灯心草Ｊｕｎｃｕｓ ｅｆｆｕｓｕｓ的人工湿地对城镇污水和人工不污染物的净化效果,调查了香蒲,灯心草不同季节的生长差异及高浓度污水冲击负荷对其生长的影响。香蒲,灯心草人工湿地净化城镇污水,出水水质总体上达到国家Ⅱ,Ⅲ类地面水标准,灯心草湿地对人工污水中凯氏氮,总磷,化学耗氧量地去除率维持在９４％以上,氨氮的去除率为８２．７％－９９．７％;在正常     

新疆巴音布鲁克高寒沼泽湿地植物群落空间分布与环境解释

为探明巴音布鲁克高寒沼泽湿地植物群落与环境因子的关系,采用样线与样方结合的方法,于2014-2015年在天鹅湖沼泽湿地进行植物群落调查与环境因子测定.结果显示,巴音布鲁克天鹅湖沼泽湿地植物共有35种,隶属于19科27属.方差分析表明,地表积水条件显著影响植物群落物种多样性,随着地表积水减少,物种丰富度和ShannonWiener指数呈现上升趋势,Pielou指数呈现下降趋势,说明随着地表积水的减少,植物群落的物种多样性逐渐增加.冗余分析与偏冗余分析表明,所有环境因子共解释了植物群落物种组成变异的67.9%.水位与土壤全氮含量对物种组成的总效应达到显著水平,土壤全氮含量的净效应达到极显著水平,但全磷含量和有机碳含量的总效应与净效应均未达到显著水平.研究表明,积水条件和土壤氮含量是巴音布鲁克天鹅湖沼泽湿地植物群落物种组成和分布的主要环境驱动因子.     

人工湿地研究现状与展望

自1950s开始系统性研究以来,人工湿地研究日趋深入,也得到了广泛的应用.本文基于文献报道,对人工湿地研究的历程特别是我国的研究进行了分析,分为起步探索、迅猛发展和规范应用三个阶段.梳理了人工湿地的研究现状,主要集中在如何提高脱氮除磷效率、对新兴污染物的去除、人工湿地根区微生物结构与功能以及人工湿地模型四个方面.核心还是提高人工湿地对污染物的去除效率并解释其机理.未来需要长期监测数据支撑的理论实践结合的设计规程;进一步揭示人工湿地的生物过程;建立合理简化的模型,对系统进行准确预测.     

Form-based river restoration decreases wetland hyporheic exchange: Lessons learned from the Upper Colorado River

Restoration of river–wetland systems to recover lost ecosystem services and restore consistent flood regimes is commonly directed at modifying in-channel storage and hyporheic exchange. Here, we monitored the hydrologic response to channel realignment in a montane river–wetland system by comparing pre- and post-restoration measurements. In 2015, an earthen berm and 190 m segment of the Upper Colorado River were constructed to consolidate flow from multiple channels into the historic thalweg. We injected a sodium chloride tracer during baseflow and used mass-balance calculations and electrical resistivity imaging to assess changes in near-channel hyporheic exchange. Results indicate a decrease in hyporheic exchange within the wetland due to lost complexity along the consolidated flow path. Subsurface complexity appears to control hyporheic exchange more than surface complexity. Flow consolidation increased the area-adjusted wetland water yield by 231 mm, indicating a loss of wetland water storage capacity. One year of post-restoration monitoring suggests that the form-based channel restoration directed at consolidating flow into a single thread adversely affected the hyporheic exchange functioning in the pre-restoration system. Results from this case study are applicable to restoration planners as they consider the effects of form-based projects on water storage capacity in similar systems. © 2018 John Wiley & Sons, Ltd.     

苏北溱湖芦苇和芦苇+香蒲群落中植物对湿地土壤N、P的固持效果

湿地土壤是湿地生态系统固持氮(N)、磷(P)的重要库,水生高等植物在湿地土壤固持N、P过程中起到了非常重要的作用.本研究采用室外取样与室内实验结合的方法,对溱湖湿地两种主要湿地类型(芦苇(Phragmites australis)群落和芦苇+香蒲(Typha latifolia)群落)影响湿地土壤N、P固持过程的规律展开研究.分析了芦苇、香蒲各器官生物量和总氮(TN)、总磷(TP)含量及储量对于土壤各土层TN和TP含量的影响.结果显示:(1)溱湖湿地对于水体TN和TP有一定的削减作用,且对TN的削减作用更大;(2)芦苇可以增强湿地土壤(30 cm以下的土层)富集N的效率,并且芦苇+香蒲群落中土壤固N效率更高,芦苇植株内TN和TP储量都是根茎叶穗,而香蒲则是根穗茎叶;(3)芦苇和香蒲茎、叶器官的TN和TP含量在夏季均显著高于其他几个季节,尤其是芦苇茎的TN含量在夏季高出其他几个季节70%~84%,而TP含量甚至高出其他几个季节81%~92%;(4)芦苇、香蒲对于P贫瘠的响应机制不同,导致芦苇会消耗土壤P,而香蒲的介入可以抵消这一消耗过程.因此,芦苇+香蒲的植物配置模式可以提高湿地土壤固持N、P的综合效率.     

亚高山湿地摇蚊亚化石记录的近两百年来环境演化——以重庆葱坪湿地为例

偏远的亚高山湿地受人为活动直接干扰较小,是追踪气候变化和大气沉降双重影响下湿地生态系统演化的理想研究地.本研究以位于巫山的葱坪湿地为研究对象,基于一根50 cm沉积岩芯的²¹⁰Pb和¹³⁷Cs测年、摇蚊亚化石和元素序列,探讨该湿地近200年来环境演化历史.结果表明,摇蚊种群由1910年之前的Chironomus anthracinus-type、Limnophyes sp.、Cladotanytarsus mancus-type 1变为1910-1925年的C.mancus-type 1、C.anthracinus-type、Procladius sp.和Endochironomus impar-type的优势组合,这些优势种均指示浅水环境.此后,耐营养种E.impar-type、Polypedilum nubeculosum-type和C.anthracinus-type逐渐成为优势种.冗余分析表明,总磷、总碳和钙是解释摇蚊组合变化的显著环境因子.20世纪30年代以前摇蚊种群可能与进入湿地的径流量小、水位较低相关,而20世纪中叶以来摇蚊组合变化指示大气沉降增长背景下湿地营养富集过程.在大气沉降和气候变化的双重影响下,耐营养属种增加和生物多样性降低表明葱坪湿地生态环境正发生退化.     

旁路多级人工湿地对巢湖流域南淝河水的净化效果

为了削减南淝河输入巢湖的污染物,建成南淝河旁路多级人工湿地水质净化示范工程,包括预处理系统、垂直潜流湿地系统和水平潜流湿地系统3个工艺单元.2014年3月至2015年2月对人工湿地各净化单元出水进行周年监测,分析各净化单元对污染物的去除效果,并探讨季节变化对去除效果的影响.结果显示,旁路多级人工湿地体现较高的去除效果.对高锰酸盐指数(COD_(Mn))、总氮(TN)、铵态氮(NH_4~+-N)和总磷(TP)的总去除率分别为70.9%、43.7%、43.5%和76.6%.COD_(Mn)和TP的平均出水浓度均优于《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)中的Ⅳ类水标准,而NH_4~+-N的平均出水浓度优于《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)一级A类标准.各净化单元对污染物的去除差异显著,COD_(Mn)的去除主要发生在预处理单元,其对COD_(Mn)削减的净化率为65.1%;TN、NH_4~+-N和TP的去除主要发生在垂直潜流湿地单元,其对TN、NH_4~+-N和TP削减的净化率分别为23.2%、27.1%和51.1%.不同季节,旁路多级人工湿地对污染物去除具有一定差异,对COD_(Mn)和TP的去除率均表现为夏季秋季春季冬季,对TN的去除率表现为秋季春季夏季冬季,对NH_4~+-N的去除率表现为秋季夏季春季冬季.最后,建议通过增加碳源和增大水力停留时间来进一步优化该工艺,以有效提高脱氮效果.     

鄱阳湖典型洲滩湿地水分补排关系

湿地水分在地下水含水层-土壤-植物-大气界面的运移和转换是维持能量和营养物平衡的重要环节,水分运移是湿地生态水文过程研究的关键.数值模型模拟已成为水分运移研究的重要手段,然而限于复杂的湿地自然条件及有限的监测手段,部分界面水分通量连续动态变化数据的获取及定量化工作较为困难,目前应用数值模拟法于湿地水分运移研究的案例仍不多见.本文以鄱阳湖典型湿地为研究区,构建垂向一维数值模型,阐释了湖泊水位显著季节性变化条件下,湿地水分在不同界面的传输过程,量化了湿地水分的补排关系.结果表明:(1)界面水分通量季节性差异大,降雨入渗地面和根系层水分渗漏均对降雨变化响应敏感,主要集中在4—6月,分别占年总量(1450和1053 mm)的65%和73%.土面蒸发和植物蒸腾年总量为176和926 mm,土面蒸发主要受气候条件影响,植物蒸腾还与植物生长特征有关,均集中在7—8月,分别占年总量的30%和47%.深层土壤向浅层根系层的水分补给集中发生在地下水浅埋时段6—8月,占年总量(609 mm)的76%;(2)湿地植物根系层水分补排受鄱阳湖水位季节性波动影响显著.除丰水期(7—9月)主要补给为深层土壤水外,退、枯、涨水期的主要补给均为降水入渗.涨水期(4—6月)和枯水期(12—3月)的主要排泄为根系层水分渗漏,丰水期以植物蒸腾排泄为主,退水期(10—11月),土面蒸发与植物蒸腾为主要排泄,且比重相当.本文定量了鄱阳湖典型湿地不同界面水分连续交换关系,区分了土面蒸发和植物蒸腾,辨析了各界面水分的主要影响因子,研究结果有助于深入理解水分在湿地生态系统地下水含水层-土壤-植物-大气界面的相互作用机制,认识湖泊洲滩湿地水量平衡,为揭示湖泊水情变化对湿地生态的可能影响提供依据,为湿地生态水文过程研究提供重要方法和理论参考.